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CN107787349A - 导热聚合物复合材料 - Google Patents

导热聚合物复合材料 Download PDF

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CN107787349A
CN107787349A CN201680037502.9A CN201680037502A CN107787349A CN 107787349 A CN107787349 A CN 107787349A CN 201680037502 A CN201680037502 A CN 201680037502A CN 107787349 A CN107787349 A CN 107787349A
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张亚琴
国明成
H·唐
S·秦
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SABIC Global Technologies BV
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Abstract

本公开内容涉及聚合物复合材料，并且具体而言涉及导热聚合物复合材料。聚合物复合材料可包括约20wt.％至约80wt.％的基础聚合物树脂；约1wt.％至约70wt.％的导热填料材料，其包括在颗粒表面具有多个电负性官能团的导热颗粒，并且具有至少2W/m*K的导热率；约0.01wt.％至约20wt.％的两亲性增容剂，其包括亲水性组分和疏水链组分；和任选地，约0wt.％至50wt.％的添加剂。与具有0.00wt.％的两亲性增容剂的对照组合物相比，复合材料具有(i)增加的机械强度，如通过悬臂梁式冲击试验所测量，和(ii)增加的导热率，如通过穿过面或面内试验所测量。

Description

导热聚合物复合材料
相关申请
本申请要求2015年6月29日提交的美国专利申请号62/185,817的优先权和益处，为了任何和所有目的，其整体通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容涉及导热聚合物复合材料，其包括聚合物树脂、导热填料和增容剂。
背景技术
导热聚合物复合材料的商业用途正在增加，并且日益认识到提高这些复合材料的性能，以及将这些复合材料应用于新的工业和技术，迄今为止这些新的工业和技术不能使用聚合物复合材料来代替典型的工业-标准材料，因为复合材料无法满足某些机械性能特征。用于散热的导热聚合物组合物在许多应用中是感兴趣的，诸如例如，微电子设备，比如半导体、微处理器、电阻器、电路板和集成电路元件。导热聚合物组合物也用于制造发动机部件、照明器材、光盘头、医学设备和与例如阻燃剂领域中的许多产品结合使用的组件。
尽管现有技术中已经广泛描述了导热聚合物复合材料，但是这些组合物可能不具有被恰当利用的必要机械特性。目前用于导热聚合物复合材料的组合物和制造工艺可能遭受优化导热率同时保持一定水平的机械性能的竞争的需要。例如，在某些导热复合材料中，导热填料的高质量负载将被添加至聚合物树脂，以便优化所得复合材料的导热率。然而，这种掺混的复合材料可能遭受材料之间差的整合和差的粘合，这可能不利地影响所得复合材料的机械特性。因此，本领域需要可提供提高的导热率同时保持或增加复合材料总体机械特性和性能的聚合物复合材料。
发明内容
本公开内容涉及聚合物复合材料，并且更具体地涉及导热聚合物复合材料，包括基础聚合物树脂、导热填料材料比如导热颗粒、增容剂，和任选地，添加剂。当与不包含(0.00wt.％)增容剂的对照组合物相比时，根据本公开内容的导热聚合物复合材料具有增加的机械强度，和增加的导热率，机械强度如通过悬臂梁式冲击试验所测量，导热率如通过穿过面(through-plane)和面内(in-plane)试验所测量。
根据一个实施方式，聚合物复合材料包括约20wt.％至约80wt.％的基础聚合物树脂；约1wt.％至约70wt.％的导热填料材料，比如导热颗粒，其在颗粒表面具有多个电负性官能团，并且具有至少2W/m*K的导热率；约0.01wt.％至约20wt.％的具有疏水性组分和亲水性组分的两亲性增容剂；和任选地，约0wt.％至50wt.％的添加剂；其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量。
根据一个实施方式，增容剂的添加减少了聚合物复合材料中的相界，该相界一方面由于导热颗粒的整合，和另一方面由于基础聚合物树脂的整合而产生。根据另一个实施方式，增容剂具有两亲性结构，其使得导热颗粒和基础聚合物树脂的否则会部分或完全不可混溶的混合物通过减少各自组分之间的表面张力相互作用，这对于公开的导热复合材料可产生更稳定的形态，并且结果可增加公开的导热聚合物复合材料的机械性能。
根据进一步的实施方式，公开了制造的制品，该制品由导热聚合物复合材料形成。在优选的实施方式中，制品是模制品。
具体实施方式
在该文件中，除非另外指出，术语“所述(the)”、“一个(a/an)”用于包括一个或多于一个，并且术语“或”用于指非排他性的“或”。另外，应当理解，本文采用的词组或术语，并且不以其他方式限定，仅用于描述而不是限制的目的。此外，在该文件中引用的所有出版物、专利和专利文件通过引用以其整体被并入本文，如同通过引用被单独地并入。还认识到，为清楚起见，本文在单独实施方式的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方式中组合提供。相反地，为简洁起见，在单个实施方式的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地或以任意子组合提供。
当值的范围被表达时，另一个实施方式包括从一个具体值和/或至另一个具体值。类似地，当值被表达为近似值时，通过使用先行词“约”，应当理解，具体的值形成另一个实施方式。连接数量使用的修饰语“约”包含陈述值并且具有通过上下文所指示的含义(例如，其包括基于用于获得数据的仪器或方法与具体数量的测定相关的误差程度)。本文公开的所有范围包含端点，并且端点彼此可以独立地组合。进一步地，参考范围中陈述的值包括该范围中的每个和每一个值。例如，如果公开的范围具有第一端点10和第二端点15，那么也公开了11、12、13和14。
如本文所使用，除非具体地相反陈述，术语组分的“重量百分数”和“wt.％”——其可以互换地使用——基于包括该组分的配方或组合物的总重量。例如，如果认为在组合物或制品中的具体元素或组分为按重量计8％，应理解，该百分数是相对于按重量计100％的总的组成百分数。
如本文所使用，“芳族聚合物”包括具有包含芳族环的至少一个重复基础单元的聚合物。本文描述的芳族聚合物可包括取代的或未取代的环、单环或多环重复单元，并且可包括同素环以及杂环。
如本文所使用，“电负性官能性”和其衍生物包括具有导致电荷分离的电子不相等共用或分布的分子、离子(单原子和多原子二者)、官能团和其他化学部分。应理解，术语“电负性官能性”旨在包括带负电的官能性，以及带正电的官能性，使得例如铵离子(NH4 +)和羧酸离子(COO-)将同样地被认为具有“电负性官能性”，如该术语在本文旨在使用的。
应理解，在该公开内容内，其中利用具体引用公开了组合物和/或材料的组合、化合物、子集、相互作用、基团等，可能没有明确地公开各种单个的和共同的组合中的每个和这些组合物的排列，具体地考虑每一个，如同其在本文被描述。因此，如果公开了一类基础聚合物树脂A、B和C，以及公开了一类导热颗粒D、E和F以及组合A-D的实例，那么即使每个没有被单独叙述，每个被单独地和共同地考虑。因此，在该实例中，组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F中的每个被具体地考虑，并且应该被认为由A、B和C；和D、E和F；和组合A-D的实例的公开内容被公开。同样地，还具体地考虑和公开了这些的任意子集或组合。因此，例如，A-E、B-F和C-E的子组被具体地考虑，并且应该被认为由A、B和C；D、E和F；和组合A-D的实例的公开内容被公开。该概念应用至本公开内容的所有方面，包括但不限于，组合物以及制造和使用公开的组合物的方法中的步骤。因此，如果可以进行多个另外的步骤，应理解，这些另外的步骤中的每个可以用公开的方法的任意具体实施方式或实施方式的组合进行，并且每个这种组合被具体地考虑并且应该被认为被公开。
应理解，在该公开内容内，其中引用“对照组合物”与根据本公开内容描述的组合物相比，两种组合物之间的区别(化学性质或物理性质)将关于该特征被具体叙述。例如，如果本公开内容的描述的实施方式叙述了包含组分A、B和C的组合物，其中叙述的组分合起来等于组合物的100重量百分数(wt.％)，并且对照组合物具体地叙述了不存在或缺少组分C，应理解，对照组合物中剩余的组分A和B将合起来等于对照组合物的100wt.％，除非明确地相反陈述。
根据本公开内容描述了聚合物复合材料；在示例性实施方式中，聚合物复合材料是导热聚合物复合材料。聚合物复合材料包括基础聚合物树脂、导热颗粒的导热填料材料、增容剂和任选地添加剂。根据本公开内容的导热聚合物复合材料，当与不包含(0.00wt.％)增容剂的对照组合物相比时，具有增加的机械强度，和增加的导热率，机械强度如通过悬臂梁式冲击试验(均为有缺口的和无缺口的悬臂梁式冲击试验，如以下更详细描述)所测量，导热率如通过穿过面和面内试验(如以下更详细描述)测量的
根据一个实施方式，聚合物复合材料包括约20wt.％至约80wt.％的基础聚合物树脂；约1wt.％至约70wt.％的导热填料材料，比如导热颗粒，其在颗粒表面具有多个电负性官能团，并且具有至少2W/m*K的固有导热率；约0.01wt.％至约20wt.％的具有疏水性组分和亲水性组分的两亲性增容剂；和任选地，约0wt.％至50wt.％的添加剂；其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量。
基础聚合物树脂
构成根据本公开内容的基础聚合物树脂的合适的聚合物组合物的非限制性和示例性列表可包括聚烯烃、聚醚、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚丙烯酸酯、芳族聚合物、聚氨基甲酸酯、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。应当认识到，根据构成具体聚合物组合物的特定重复单元(一种或多种)的性质，可以认为本文叙述的具体聚合物组合物落在多于一种通常公开的类别的本文叙述的聚合物组合物内。例如，基于苯乙烯的聚合物可以包括在聚烯烃以及芳族聚合物的类别内。类似地，被分类为聚芳醚酮诸如例如PEEK(聚醚醚酮)的该组聚合物可以包括在聚醚以及芳族聚合物的类别内。
根据一个实施方式，构成基础聚合物树脂的聚合物组合物可包括聚烯烃，例如，聚丙烯、聚乙烯、或其他基于乙烯的共聚物；聚碳酸酯；聚酰胺、例如尼龙6(PA6)；聚酯，例如，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、或聚对苯二甲酸环己二亚甲酯(PCT)；聚丙烯酸酯，例如聚(甲基)丙烯酸甲酯比如PMMA；或芳族聚合物，例如，液晶聚合物(LPC)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、聚苯醚-聚苯乙烯掺混物、聚苯乙烯、高冲击改性聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)三聚物、聚醚酰亚胺(PEI)、聚氨基甲酸酯、聚芳醚酮(PAEK)比如PEEK、聚醚砜(PES)或热固性树脂，以及任意前述的共聚物或混合物。
根据一个实施方式，用于基础聚合物树脂的示例性聚合物组合物可包括尼龙(PA6)、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、液晶聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。根据进一步实施方式，尼龙6(PA6)和聚碳酸酯是优选的。
根据一个实施方式，基础聚合物树脂可构成聚合物复合材料的约20wt.％至约80wt.％，使得根据一个实施方式，基础聚合物树脂构成聚合物复合材料的至少约20wt.％，并且根据另一个实施方式，基础聚合物树脂构成不大于聚合物复合材料的约80wt.％。根据进一步实施方式，基础聚合物树脂可构成聚合物复合材料的约20wt.％至约50wt.％，使得根据一个实施方式，基础聚合物树脂构成不大于聚合物复合材料的50wt.％。根据仍进一步实施方式，基础聚合物树脂可构成聚合物复合材料的约50wt.％至约80wt.％，使得根据一个实施方式，基础聚合物树脂构成聚合物复合材料的至少约50wt.％。在一个示例性实施方式中，基础聚合物树脂可构成聚合物复合材料的约40wt.％至约50wt.％，例如约40wt.％、41wt.％、42wt.％、43wt.％、44wt.％、45wt.％、46wt.％、47wt.％、48wt.％、49wt.％或50wt.％。在另一示例性实施方式中，基础聚合物树脂可构成聚合物复合材料的约60wt.％至约70wt.％，例如约60wt.％、61wt.％、62wt.％、63wt.％、64wt.％、65wt.％、66wt.％、67wt.％、68wt.％、69wt.％或70wt.％。
导热填料材料
根据本公开内容，聚合物复合材料可包括导热填料材料。导热填料材料可以为导热颗粒的形式，并且具有至少2W/m*K的固有导热率。在一个示例性实施方式中，导热颗粒的表面具有促进与增容剂和基础聚合物树脂整合的电负性表面官能性。根据一个实施方式，导热颗粒的表面具有多个电负性官能团。合适的电负性官能团可包括羟基(OH-)、氧化物(例如，一氧化物、二氧化物、三氧化物、四氧化物等)、碳酸盐(CO3 2-)、硫酸盐(SO4 2-)、硅酸盐(例如，SiF6 2-、SiO4 4-)、钛酸盐(例如，TiO4 4-、TiO3 2-)、氮化物(N3-)、磷化物(P3-)、硫化物(S2-)、碳化物，或任意前述的组合或混合物。
构成导热颗粒的合适的化合物通常可以包括金属盐、金属氧化物、金属氢氧化物以及前述的组合和混合物。根据一个实施方式，构成具有电负性官能性的导热填料材料的合适的组合物可以包括例如氧化铝氢氧化物，包括勃姆石γ-AlO(OH)、水铝石α-AlO(OH)和三水铝石Al(OH)3，或氢氧化镁Mg(OH)2；氧化物比如氧化钙CaO、氧化镁MgO、氧化锌ZnO、二氧化钛TiO2、二氧化锡SnO2、氧化铬，其包括氧化铬(II)CrO、氧化铬(III)Cr2O3、二氧化铬(氧化铬(IV))CrO2、三氧化铬(氧化铬(VI))CrO3和过氧化铬(VI)CrO5、氧化钡BaO、二氧化硅SiO2、二氧化锆ZrO2、铝酸镁MgO*Al2O3、氧化铝Al2O3、或氧化铍BeO；碳酸盐比如碳酸钙CaCO3、或碳酸钙镁(白云石)CaMg(CO3)2；硫酸盐比如硫酸钡BaSO4、或硫酸钙CaSO4；硅酸盐比如硅酸锌、云母、玻璃珠/纤维、硅酸钙(硅灰石)CaSiO3、硅酸镁(滑石)H2Mg3(SiO3)4/Mg3Si4O10(OH)2、或粘土；氮化物比如氮化铝AlN、氮化硼BN、氮氧化铝AlON、氮化镁硅MgSiN2、或氮化硅Si3N4；磷化物比如磷化铝AlP、或磷化硼BP；硫化物比如硫化镉CdS或硫化锌ZnS；和碳化物比如碳化铝Al4C3、或碳化硅SiC、或其组合或混合物。
根据另外的实施方式，导热填料材料可包括具有相对少至没有固有表面官能性(即，惰性)的导热颗粒。在这种实施方式中，其中以其他方式使用惰性导热颗粒是期望的，那些颗粒的表面可以被加工或处理使得颗粒的表面可以变得电负性官能化。例如，某些期望的导热材料包括主要为化学惰性碳比如石墨、石墨烯、碳纤维、膨胀石墨等的那些碳基组合物。可以加工官能惰性导热材料以通过产生电负性表面官能性的表面处理或涂布赋予表面官能性，以便促进与聚合物复合材料的其他组分的整合。根据一个实施方式，导热填料材料包括具有涂布的表面的惰性碳基组合物的颗粒，使得导热颗粒的表面具有电负性官能性。在另一个实施方式中，导热颗粒包括具有处理的表面的惰性碳基组合物的颗粒，使得导热颗粒的表面具有电负性官能性。根据进一步实施方式，合适的表面处理或涂布可包括硬脂酸、硅烷、胺、季铵盐、酯基季铵或钛酸的处理或涂布。
根据一个实施方式，导热颗粒可具有颗粒形态，其包括球形、片状、颗粒、纤维、细丝、立方体或椭圆体中的任一种，并且可具有规则和不规则尺寸。应当认识到，导热填料材料可包括具有变化形态的导热颗粒的掺混物和混合物。根据一个实施方式，导热填料材料具有均匀的颗粒形态。在可选的实施方式中，导热填料材料具有非均匀的颗粒形态。根据一个实施方式，导热填料材料具有基本上在约100nm至约1000μm的尺寸范围内的导热颗粒。如本文所使用，当提及线性测量时，“尺寸范围”是颗粒的最长的横截面线性尺寸(例如，长轴)的长度。根据一个实施方式，导热颗粒可具有在约1至约500的范围中的纵横比。如本文所使用，“纵横比”是颗粒的最长横向尺寸长度除以颗粒的最短横向尺寸长度；即长轴除以短轴的测量。在一个实施方式中，构成导热填料材料的基本上所有颗粒具有大于1至约500；例如约1.5至约500、约2.0至约500、约2.5至约500、约5至约500、约10至约500等的纵横比。根据仍另一个实施方式，导热颗粒可具有约0.1m2/g至约500m2/g的表面积。
根据一个实施方式，导热填料材料具有在至少2W/m*K至约500W/m*K的范围中；例如，比如约2W/m*K至约5W/m*K、约2W/m*K至约10W/m*K、约5W/m*K至约10W/m*Km、约2W/m*K至约50W/m*K、约10W/m*K至约50W/m*K、约10W/m*K至约20W/m*K、约20W/m*K至约50W/m*K、约50W/m*K至约500W/m*K、约50W/m*K至约100W/m*K、约50W/m*K至约150W/m*K、约150W/m*K至约500W/m*K或约100W/m*K至约500W/m*K的固有导热率。
根据一个实施方式，导热填料材料可构成聚合物复合材料的约1wt.％至约70wt.％，使得根据一个实施方式，导热填料材料构成聚合物复合材料的至少约1wt.％，并且根据另一个实施方式，导热填料材料构成不大于聚合物复合材料的约70wt.％。根据进一步实施方式，导热填料材料可构成聚合物复合材料的约1wt.％至约35wt.％，使得根据一个实施方式，导热填料材料构成不大于聚合物复合材料的35wt.％。根据仍进一步实施方式，导热填料材料可构成聚合物复合材料的约35wt.％至约70wt.％，使得根据一个实施方式，导热填料材料构成聚合物复合材料的至少约35wt.％。在一个示例性实施方式中，导热填料材料可构成聚合物复合材料的约30wt.％至约40wt.％，例如约30wt.％，31wt.％、32wt.％、33wt.％、34wt.％、35wt.％、36wt.％、37wt.％、38wt.％、39wt.％或40wt.％。在另一示例性实施方式中，导热填料材料可构成聚合物复合材料的约50wt.％至约60wt.％，例如约50wt.％、51wt.％、52wt.％、53wt.％、54wt.％、55wt.％、56wt.％、57wt.％、58wt.％、59wt.％或60wt.％。
增容剂
根据本公开内容，聚合物复合材料可包括增容剂，比如两亲性增容剂。根据一个实施方式，两亲性增容剂包括亲水性组分和疏水链组分。根据一个实施方式，亲水性组分可包括一个或多个官能团，其包括硫醇、季铵、羧酸、羧酸酯、胺、酰胺、羟基、环氧化物、磺酸和酸酐，以及任意前述的混合物。根据一个实施方式，疏水链组分具有至少6个单元的最小链单元长度。单元可包括饱和的或不饱和脂肪族碳、芳族碳或硅氧烷，其包括以烷基或芳族碳饱和的硅氧烷，或前述的混合物。根据一个实施方式，两亲性增容剂可包括具有长于6的链长度的脂肪酸，诸如例如，硬脂酸。根据另一个实施方式，两亲性增容剂可包括马来酸酐接枝(MAH-g)聚烯烃共聚物，诸如例如，乙烯-丙烯聚合物(MAH-g-EPM)、乙烯-丙烯-二烯三聚物(MAH-g-EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(MAH-g-POE)、乙烯-丁烯共聚物(MAH-g-EBR)、苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯(MAH-g-SEBS)、或任意前述的组合。根据进一步实施方式，两亲性增容剂可包括聚(丙烯酸)(也称为丙烯酸)，诸如例如，聚丙烯酸钠。
根据一个实施方式，增容剂构成聚合物复合材料的约1wt.％至约15wt.％，使得根据一个实施方式，增容剂构成聚合物复合材料的至少约1wt.％，并且根据另一个实施方式，增容剂构成不大于聚合物复合材料的约15wt.％。根据优选的实施方式，增容剂构成聚合物复合材料的约1wt.％至约5wt.％，使得根据一个实施方式，增容剂构成聚合物复合材料的至少约1wt.％，并且根据另一个实施方式，增容剂构成不大于聚合物复合材料的约5wt.％。如此，在某些实施方式中，增容剂可构成聚合物复合材料的约1.0wt.％、1.1wt.％、1.2wt.％、1.3wt.％、1.4wt.％、1.5wt.％、1.6wt.％、1.7wt.％、1.8wt.％、1.9wt.％、2.0wt.％、2.1wt.％、2.2wt.％、2.3wt.％、2.4wt.％、2.5wt.％、2.6wt.％、2.7wt.％、2.8wt.％、2.9wt.％、3.0wt.％、3.1wt.％、3.2wt.％、3.3wt.％、3.4wt.％、3.5wt.％、3.6wt.％、3.7wt.％、3.8wt.％、3.9wt.％、4.0wt.％、4.1wt.％、4.2wt.％、4.3wt.％、4.4wt.％、4.5wt.％、4.6wt.％、4.7wt.％、4.8wt.％、4.9wt.％、至约5.0wt.％。
添加剂
根据本公开内容，聚合物复合材料可任选地包括一种或多种添加剂。在聚合物复合材料中包括一种或多种添加剂以赋予一种或多种选择的特征至聚合物复合材料和由其制造的任何模制品。合适的添加剂可包括热稳定剂、过程稳定剂(process stabilizer)、抗氧化剂、光稳定剂、增塑剂、抗静电剂、脱模剂、UV吸收剂、润滑剂、颜料、染料、着色剂、流动促进剂、阻燃剂、或前述添加剂中一种或多种的组合。根据一个实施方式，一种或多种添加剂构成聚合物复合材料的约0.1wt.％至约50wt.％，使得根据一个实施方式，一种或多种添加剂构成聚合物复合材料的至少约0.1wt.％，并且根据另一个实施方式，一种或多种添加剂构成不大于聚合物复合材料的约50wt.％。
合适的热稳定剂包括，例如有机亚磷酸酯比如三苯基亚磷酸酯、三-(2,6-二甲基苯基)亚磷酸酯、三-(混合的单-和二-壬基苯基)亚磷酸酯等等；膦酸酯比如二甲基膦酸酯等等、磷酸酯比如磷酸三甲酯等，或包括前述热稳定剂中的至少一种的组合。热稳定剂通常以聚合物复合材料的约0.1wt.％至约0.5wt.％的量使用。
合适的抗氧化剂包括例如有机亚磷酸酯比如三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯等；烷基化单酚或多酚；多酚与二烯烃的烷基化反应产物、比如四[亚甲基(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷等；对甲酚或二环戊二烯的丁基化反应产物；烷基化氢醌；羟基化的硫代二苯基醚；亚烷基-双酚；苄基化合物；β-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯，比如硫代丙酸二硬脂基酯、硫代丙酸二月桂基酯、硫代二丙酸双十三烷基酯、3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸十八烷基酯、四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸季戊四醇酯等等；β-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)-丙酸的酰胺等，或包括前述抗氧化剂中的至少一种的组合。抗氧化剂通常以聚合物复合材料的约0.1wt.％至约0.5wt.％的量使用。
合适的光稳定剂包括例如苯并三唑比如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-苯并三唑和2-羟基-4-正辛氧基二苯酮等，包括前述光稳定剂中的至少一种的组合。光稳定剂通常以聚合物复合材料的约0.1wt.％至约1.0wt.％的量使用。
合适的增塑剂包括例如邻苯二甲酸酯比如二辛基-4,5-环氧-六氢邻苯二甲酸酯、三-(辛氧基羰基乙基)异氰尿酸酯、三硬脂酸甘油酯、环氧化的大豆油等，或包括前述增塑剂中的至少一种的组合。增塑剂通常以聚合物复合材料的约0.5wt.％至约3.0wt.％的量使用。
合适的脱模剂包括例如，硬脂酸金属盐、硬脂酸十八烷基酯、四硬脂酸季戊四醇酯、蜂蜡、褐煤蜡、石蜡等，或包括前述脱模剂中的至少一种的组合。脱模剂通常以聚合物复合材料的约0.1wt.％至约1.0wt.％的量使用。
合适的UV吸收剂包括例如羟基二苯甲酮类；羟基苯并三唑类；羟基苯并三嗪类；氰基丙烯酸酯类；草酰苯胺类；苯并嗪酮类；2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(CYASORBTTM 5411)；2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(CYASORBTM 531)；2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚(CYASORBTM 1164)；2,2′-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并嗪-4-酮)(CYASORBTM UV-3638)；1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]甲基]丙烷(UVINULTM 3030)；2,2′-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并嗪-4-酮)；1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]甲基]丙烷；纳米尺寸的无机材料，比如氧化钛、氧化铈和氧化锌，全部具有小于100纳米的颗粒大小；等等，或包括前述UV吸收剂中的至少一种的组合。UV吸收剂通常以聚合物复合材料的约0.1wt.％至约3.0wt.％的量使用。
合适的颜料包括例如无机颜料，比如金属氧化物和混合的金属氧化物比如氧化锌、二氧化钛、氧化铁等；硫化物，比如硫化锌等；铝酸盐；硫代-硅酸钠；硫酸盐和铬酸盐；锌铁氧体；群青蓝；颜料棕24；颜料红101；颜料黄119；有机颜料比如偶氮、重氮、喹吖啶酮、苝、萘四羧酸、黄烷士酮、异吲哚啉酮、四氯异吲哚啉酮、蒽醌、蒽嵌蒽醌、二嗪、酞菁和偶氮色淀；颜料蓝60、颜料红122、颜料红149、颜料红177、颜料红179、颜料红202、颜料紫29、颜料蓝15、颜料绿7、颜料黄147和颜料黄150，或包括前述颜料中的至少一种的组合。颜料通常以聚合物复合材料的约1.0wt.％至约10wt.％的量使用。
合适的染料包括例如有机染料比如香豆素460(蓝)、香豆素6(绿)、尼罗红等；镧系络合物；烃和取代的烃染料；多环芳族烃；闪烁染料(优选地唑和二唑)；芳基-或杂芳基-取代的聚(2-8烯烃)；羰花青染料；酞菁染料和颜料；嗪染料；喹诺酮(carbostyryl)染料；卟啉染料；吖啶染料；蒽醌染料；芳基甲烷染料；偶氮染料；重氮染料；硝基染料；醌亚胺染料；四唑染料；噻唑染料；苝染料、芘酮染料；双-苯并唑基噻吩(BBOT)；和呫吨染料；荧光团比如抗斯托克司频移染料，其吸收近红外波长并发射可见波长等；发光染料比如5-氨基-9-二乙基亚氨基苯并吩 高氯酸盐；7-氨基-4-甲基喹诺酮；7-氨基-4-甲基香豆素；3-(2′-苯并咪唑基)-7-N,N-二乙基氨基香豆素；3-(2′-苯并噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素；2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-二唑；2-(4-联苯基)-6-苯基苯并唑-1,3；2,5-双-(4-联苯基)-1,3,4-二唑；2,5-双-(4-联苯基)-唑；4,4′-双-(2-丁基辛氧基)-对-四联苯；对-双(邻-甲基苯乙烯基)-苯；5,9-二氨基苯并吩 高氯酸盐；4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(对-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃；1,1′-二乙基-2,2′-羰花青碘化物；3,3′-二乙基-4,4′,5,5′-二苯并硫代三羰花青碘化物；7-二乙基氨基-4-甲基香豆素；7-二乙基氨基-4-三氟甲基香豆素；2,2′-二甲基-对-四联苯；2,2-二甲基-对-三联苯；7-乙基氨基-6-甲基-4-三氟甲基香豆素；7-乙基氨基-4-三氟甲基香豆素；尼罗红；若丹明700；嗪750；若丹明800；IR 125；IR 144；IR 140；IR 132；IR 26；IR 5；二苯基己三烯；二苯基丁二烯；四苯基丁二烯；萘；蒽；9,10-二苯基蒽；芘；红荧烯；晕苯；菲等等，或包括前述染料中的至少一种的组合。染料通常以聚合物复合材料的约0.1wt.％至约5wt.％的量使用。
合适的着色剂包括例如二氧化钛、蒽醌、苝、紫环酮、阴丹酮、喹吖啶酮、呫吨类、嗪类、唑啉、噻吨类、靛蓝类、硫靛类、萘酰亚胺类、花青类、呫吨类、次甲基类、内酯、香豆素类、双-苯并唑基噻吩(BBOT)、萘四羧酸衍生物、单偶氮和双偶氮颜料、三芳基甲烷、氨基酮类、双(苯乙烯基)二苯基衍生物，等等，以及包括前述着色剂中的至少一种的组合。着色剂通常以聚合物复合材料的约0.1wt.％至约5wt.％的量使用。
合适的发泡剂包括例如低沸点卤代烃和产生二氧化碳的那些；在室温下为固体并且当加热至高于其分解温度的温度时产生气体比如氮气、二氧化碳、氨气的发泡剂，比如偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酰胺的金属盐、4,4′-氧-双(苯磺酰肼)、碳酸氢钠、碳酸铵，等等，或包括前述发泡剂中的至少一种的组合。发泡剂通常以聚合物复合材料的约1.0wt.％至约20wt.％的量使用。
合适的阻燃剂包括但不限于卤化阻燃剂，如四溴双酚A低聚物比如BC58和BC52、溴化的聚苯乙烯或聚(二溴-苯乙烯)、溴化的环氧树脂、十溴二亚苯基氧化物、五溴苄基丙烯酸酯单体、五溴苄基丙烯酸酯聚合物、乙烯-双(四溴邻苯二甲酰亚胺、双(五溴苄基)乙烷，金属氢氧化物，如Mg(OH)2和Al(OH)3、三聚氰胺氰尿酸盐，基于磷光体的阻燃剂系统，如红磷、聚磷酸三聚氰胺、磷酸酯、金属亚磷酸盐、聚磷酸铵、可膨胀的石墨、全氟丁烷硫酸钠或钾、全氟辛烷硫酸钠或钾、二苯砜磺酸钠或钾和2,4,6-三氯苯甲酸钠或钾和N-(对-甲苯磺酰基)-对甲苯磺酰亚胺钾盐、N-(N′-苄基氨基羰基)磺酰基酰亚胺钾盐、或包含前述的至少一种的组合。阻燃剂通常以聚合物复合材料的约1.0wt.％至约60wt.％的量使用，比如例如聚合物复合材料的约1.0wt.％至约50wt.％的量。
聚合物复合材料的加工
根据一个实施方式，可以首先将导热聚合物复合材料的组分干燥掺混在一起，然后由单个进料机或多个进料机进料至挤出机内，或在可选的实施方式中，可以将每种组分单独地进料至挤出机内。例如，可以首先将基础聚合物树脂——其包括多种聚合物组分——干燥掺混在一起，或与前面提及的导热填充剂、增容剂或添加剂的任意组合一起干燥掺混，然后由单个进料机或多个进料机进料至挤出机内，或由单进料机或多进料机单独地进料至挤出机内。本发明中使用的导热填充剂也可以首先被加工成母料，并且然后进料至挤出机内。
基础聚合物树脂聚合物、两亲性增容剂、添加剂、导热填充剂和增强剂、或其任意组合或混合物的进料可以由喉式料斗或侧面进料机进料至挤出机内。
本发明中使用的挤出机可以具有单螺杆、多螺杆、啮合同向旋转或反向旋转螺杆、非啮合同向旋转或反向旋转螺杆、往复式螺杆、带销螺杆、带筛螺杆、带销料筒、辊、冲压机、螺旋转子、或包括前述的至少一种的组合。复合材料的熔融掺混涉及使用剪切力、拉伸力、压缩力、超声能量、电磁能、热能或包括前述力或能量形式中的至少一种的组合。
在混合期间，可以将挤出机上的料筒温度设定于这样的温度或温度范围内：其中至少一部分有机聚合物已经达到高于或等于约熔化温度——如果树脂是半结晶有机聚合物，或流动点(例如，玻璃化转变温度)——如果树脂是无定形树脂——的温度。
在形成所得的可模塑制品之前，如果期望，聚合物复合材料可以经历多次掺混和成形步骤。例如，可以首先挤出聚合物复合材料并形成粒料。然后可以将粒料进料至成型机中，在那里其可以形成为任何形状的制品或期望的产品。可选地，聚合物复合材料可以从单个熔融掺混机流出，并且随后形成为片材或线材，并且然后进一步经历挤出后加工，比如退火，或单轴或双轴取向。
溶液掺混也可用于制造由聚合物复合材料形成的所得的可模塑制品。溶液掺混也可使用额外的能量，比如剪切、压缩、超声振动，等等，以促进聚合物复合材料的组分的均匀化。在一个实施方式中，通过将基础聚合物树脂悬浮在流体(例如，形成胶体混合物或悬浮液)中并且然后将悬浮液连同描述的导热填料材料、增容剂或添加剂中的任一种或全部放置在超声波仪中，形成聚合物复合材料。导热填料材料、增容剂或添加剂可以被单独地或组合地引入悬浮液中，并且可以在将悬浮液放置在声波仪中之前或在超声悬浮液的过程期间被引入。组合物可以是通过超声一段时间有效地将组分分散在基础聚合物树脂中而掺混的溶液。聚合物复合材料然后可以被干燥、挤出和成型为期望的制品。
根据一种优选的实施方式，聚合物复合材料包括聚酰胺作为基础聚合物树脂，氢氧化镁或氮化硼作为导热填料材料，和硬脂酸或MAH-g-EPM作为增容剂，添加脱模剂。在特别优选的实施方式中，导热聚合物复合材料包括(a)约40wt.％至约70wt.％的聚酰胺；(b)约25wt.％至约55％的氢氧化镁或氮化硼或其组合；(c)约2.0wt.％至约3.0wt.％的硬脂酸或MAH-g-EPM或其组合；和，(d)约0.2wt.％至1wt.％的脱模剂；其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量。在该特别优选的实施方式中；聚合物复合材料，与具有0.00wt.％的组分(c)的对照组合物相比，复合材料具有(i)如通过悬臂梁式冲击试验所测量的约20％至约45％的机械强度的增加，和(ii)如通过穿过面和面内试验所测量的约4％至约25％的导热率的增加。
实施例
表1.原材料
样品制备
在该实施方式中，使用双螺杆挤出机(Toshiba TEM-37BS，L/D＝40.5)制备样品，挤出机料筒的温度设定为260℃。首先将从挤出机挤出的粒料注射模制成10mm*10mm*0.8mm的棒材，用于阻燃剂测量，并且然后注射模制成80mm*10mm*3mm的棒材，并且切成10mm*10mm*3mm的样品，用于导热率测量。
根据ASTM E1461(在约室温下，例如25℃)使用具有相似厚度的Pyrex 7740的对照样品，通过Nanoflash LFA447测量导热率(κ,W/m-K)。该测量确定了样品的热扩散系数(α，cm2/s)和比热(Cp，J/g-K)，连同使用水浸法测量的密度(ρ，g/cm3)(ASTM D792)，根据κ＝α(Τ)Cp(Τ)ρ(Τ)，三个值的乘积给出了在穿过面方向和面内方向上的导热率。
实施例1-2
表2中描述的值获得自包括尼龙6(PA6)作为基础聚合物树脂和氢氧化镁(Kisuma5-C)作为导热填料的聚合物复合材料。数据显示与没有增容剂的实施例1中的对照组合物相比，根据本公开内容具有两亲性增容剂(在该实施方式中为硬脂酸)的实施例2中的聚合物复合材料的比较的TC(导热率)和机械性能。如表2中所证明，在样品实施例1(对照组合物)和实施例2之间，添加3wt.％的硬脂酸存在导热率和机械性能二者的增加。穿过面TC增加了13.8％，并且面内TC增加了22.4％。缺口悬臂梁式冲击(NII)值增加了42％，并且无缺口悬臂梁式冲击(UNI)增加了35％。根据ASTM D2556测量和测定NII和UNI值二者，并且测量材料抵抗冲击损坏的能力。
表2.使用硬脂酸的TC和机械性能。
组分 单位 实施例1 实施例2
PA6Regular Wt.％ 44.7 41.7
Kisuma 5-C Wt.％ 55 55
脱模剂 Wt.％ 0.3 0.3
硬脂酸 Wt.％ 0 3
穿过面TC W/(m·K) 0.736 0.838
面内TC W/(m·K) 1.32 1.616
NII冲击强度 J/m 33.6 47.8
UNI，冲击强度 J/m 492 666
实施例3-6
表3中描述的值获得自包括尼龙6(PA6)作为基础聚合物树脂和氮化硼(BNHN)(实施例3-4)和氢氧化镁(H5-IV)(实施例5-6)作为导热填料的聚合物复合材料。数据显示与没有增容剂的各自的对照组合物(实施例3和5)相比，根据本公开内容(实施例4和6)具有两亲性增容剂(在该实施方式中为马来酸酐接枝乙烯-丙烯聚合物(MAH-g-EPM))的聚合物复合材料的比较的TC(导热率)和机械性能。如表3中所表明，在样品实施例3(对照组合物)和实施例4之间，添加2wt.％的MAH-g-EPM存在导热率和机械性能二者的增加。穿过面TC增加了4.9％并且面内TC增加了6.7％。缺口悬臂梁式冲击(NII)值增加了约4.0％并且无缺口悬臂梁式冲击(UNI)增加了22.7％。如在样品实施例5(对照组合物)和实施例6之间，添加2wt.％的MAH-g-EPM存在导热率和机械性能二者的增加。面内TC增加了18％。缺口悬臂梁式冲击(NII)值增加了约34.9％并且无缺口悬臂梁式冲击(UNI)增加了20.8％。
表3.使用MAH-g-EPM的TC和机械性能。
总体上，以上数据表明，与不具有增容剂的对照组合物相比，本公开内容的聚合物复合材料(和由其形成的制品)——其包括两亲性增容剂与基础聚合物树脂和具有电负性表面官能性的导热填料材料的组合——可具有提高的导热率和机械性能。根据一个实施方式，与不具有增容剂的对照组合物相比，本公开内容的聚合物复合材料可具有至少4.0％，至多并且包括300.0％的导热率的增加(如通过面内或穿过面导热率所测量的)。根据另一个实施方式，本公开内容的聚合物复合材料可具有至少4.0％，至多并且包括300.0％的抗冲击性的增加(如通过NII或UNI所测量的)。如此，与不具有增容剂的对照组合物相比，本公开内容的聚合物复合材料可具有例如5.0％、10.0％、50.0％、75.0％、100.0％、150.0％、200.0％、250.0％，和至多并且包括300.0％的导热率的增加(如通过面内或穿过面导热率所测量的)或抗冲击性的增加(如通过NII或UNI所测量的)。根据一个实施方式，与不具有增容剂的对照组合物相比，本公开内容的聚合物复合材料可具有至少4.0％，至多并且包括50.0％的导热率的增加(如通过面内或穿过面导热率所测量的)，比如例如至少5.0％至约25.0％的导热率的增加。根据另一个实施方式，本公开内容的聚合物复合材料可具有至少5.0％，至多并且包括50.0％的抗冲击性的增加(如通过NII或UNI所测量的)。
本公开内容包括下述方面：
方面1.一种导热聚合物复合材料，其包括：
(a)约20wt.％至约80wt.％的基础聚合物树脂；
(b)约1wt.％至约70wt.％的导热填料材料，其包括在颗粒表面具有多个电负性官能团的导热颗粒，并且具有至少2W/m*K的导热率；
(c)约0.01wt.％至约20wt.％的两亲性增容剂，其包括亲水性组分和疏水链组分；并且任选地，
(d)约0wt.％至50wt.％的添加剂；
其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量；
其中，与具有0.00wt.％的两亲性增容剂的对照组合物相比，复合材料具有(i)增加的机械强度，如通过悬臂梁式冲击试验所测量，和(ii)增加的导热率，如通过穿过面或面内试验所测量的。
方面2.根据方面1所述的导热聚合物复合材料，其中基础聚合物树脂包括聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚丙烯酸酯、芳族聚合物、聚氨基甲酸酯、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。
方面3.根据方面2所述的导热聚合物复合材料，其中基础聚合物树脂包括聚酰胺、芳族聚合物、聚碳酸酯、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。
方面4.根据方面3所述的导热聚合物复合材料，其中基础聚合物树脂包括尼龙6、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚芳醚酮、液晶聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。
方面5.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中电负性官能团包括羟基、氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、钛酸盐、氮化物、磷化物、硫化物、碳化物、或任意前述的组合或混合物。
方面6.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒包括金属盐、金属氧化物、金属氢氧化物、或任意前述的混合物。
方面7.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在约100nm至约1000μm的范围中的沿着长轴的平均横截面长度。
方面8.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在约1至约500的范围中的平均纵横比。
方面9.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在2W/m*K至10W/m*K的范围中的平均导热率。
方面10.根据方面1-8中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在10W/m*K至50W/m*K的范围中的平均导热率。
方面11.根据方面1-8中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在50W/m*K至150W/m*K的范围中的平均导热率。
方面12.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中亲水性组分包括选自如下的一种或多种官能团：季铵、酯基季铵、羧酸、羧酸酯、胺、酰胺、羟基、环氧化物、磺酸、和酸酐，以及任意前述的混合物。
方面13.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中疏水性组分包括饱和的或不饱和脂肪族碳、芳族碳或硅氧烷，其包括以烷基或芳族碳饱和的硅氧烷，或前述的混合物，疏水性组分具有至少6的最小链长度。
方面14.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中两亲性增容剂选自硬脂酸、丙烯酸、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物，共聚物包括乙烯-丙烯聚合物(MAH-g-EPM)、乙烯-丙烯-二烯三聚物(MAH-g-EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(MAH-g-POE)、乙烯-丁烯共聚物(MAH-g-EBR)、苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯(MAH-g-SEBS)、和任意前述的组合。
方面15.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中两亲性增容剂构成复合材料的1wt.％至5wt.％。
方面16.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中两亲性增容剂构成复合材料的2wt.％至3wt.％。
方面17.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中添加剂包括增强填料、阻燃剂、脱模剂、抗氧化剂、或UV稳定剂、或前述的任意组合。
方面18.一种导热聚合物复合材料，其包括：
(a)约40wt.％至约70wt.％的聚酰胺；
(b)约25wt.％至约55％的氢氧化镁或氮化硼或其组合；
(c)约2.0wt.％至约3.0wt.％的硬脂酸或MAH-g-EPM或其组合；和，
(d)约0.2wt.％至1wt.％的脱模剂；
其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量；其中，与具有0.00wt.％的组分(c)的对照组合物相比，复合材料具有(i)约5.0％至约50.0％的机械强度的增加，如通过悬臂梁式冲击试验所测量，和(ii)约4.0％至约25.0％的导热率的增加，如通过穿过面或面内试验所测量。
方面19.一种由任意前述方面的聚合物复合材料形成的制品。
方面20.根据方面19所述的制品，其中制品是模制品。
方面21.一种导热聚合物复合材料，其包括：
(a)约20wt.％至约80wt.％的基础聚合物树脂；
(b)约1wt.％至约70wt.％的导热填料材料，其包括在颗粒表面具有多个电负性官能团的导热颗粒，并且具有至少2W/m*K的导热率；
(c)约0.01wt.％至约20wt.％的两亲性增容剂，其包括亲水性组分和疏水链组分；并且任选地，
(d)约0wt.％至50wt.％的添加剂；
其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量；
其中，与对照组合物相比，该对照组合物与导热聚合物复合材料基本上由相同组分组成但是没有两亲性增容剂，复合材料具有(i)增加的机械强度，如通过悬臂梁式冲击试验所测量，和(ii)增加的导热率，如通过穿过面或面内试验所测量。
方面22.一种导热聚合物复合材料，其包括：
(a)约20wt.％至约80wt.％的基础聚合物树脂；
(b)约1wt.％至约70wt.％的导热填料材料，其包括在颗粒表面具有多个电负性官能团的导热颗粒，并且具有至少2W/m*K的导热率；
(c)约0.01wt.％至约20wt.％的两亲性增容剂，其包括亲水性组分和疏水链组分；并且任选地，
(d)约0wt.％至50wt.％的添加剂；
其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量；
其中，与基本上由如下组成的对照组合物相比：(a)约20wt.％至约80wt.％的基础聚合物树脂，(b)约1wt.％至约70wt.％的导热填料材料，其包括在颗粒表面具有多个电负性官能团的导热颗粒，并且具有至少2W/m*K的导热率，和(c)0.00wt.％的两亲性增容剂，复合材料具有(i)增加的机械强度，如通过悬臂梁式冲击试验所测量，和(ii)增加的导热率，如通过穿过面或面内试验所测量。
方面23.根据方面21或22所述的导热聚合物复合材料，其中基础聚合物树脂包括聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚丙烯酸酯、芳族聚合物、聚氨基甲酸酯、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。
方面24.根据方面23所述的导热聚合物复合材料，其中基础聚合物树脂包括聚酰胺、芳族聚合物、聚碳酸酯、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。
方面25.根据方面24所述的导热聚合物复合材料，其中基础聚合物树脂包括尼龙6、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚芳醚酮、液晶聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。
方面26.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中电负性官能团包括羟基、氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、钛酸盐、氮化物、磷化物、硫化物、碳化物、或任意前述的组合或混合物。
方面27.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒包括金属盐、金属氧化物、金属氢氧化物、或任意前述的混合物。
方面28.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在约100nm至约1000μm的范围中的沿着长轴的平均横截面长度。
方面29.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在约1至约500的范围中的平均纵横比。
方面30.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在2W/m*K至10W/m*K的范围中的平均导热率。
方面31.根据方面1-8中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在10W/m*K至50W/m*K的范围中的平均导热率。
方面32.根据方面1-8中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中导热颗粒具有在50W/m*K至150W/m*K的范围中的平均导热率。
方面33.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中亲水性组分包括选自如下的一种或多种官能团：季铵、酯基季铵、羧酸、羧酸酯、胺、酰胺、羟基、环氧化物、磺酸、和酸酐、以及任意前述的混合物。
方面34.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中疏水性组分包括饱和的或不饱和脂肪族碳、芳族碳或硅氧烷，其包括以烷基或芳族碳饱和的硅氧烷，或前述的混合物，疏水性组分具有至少6的最小链长度。
方面35.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中两亲性增容剂选自硬脂酸、丙烯酸、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物，聚乙烯共聚物包括乙烯-丙烯聚合物(MAH-g-EPM)、乙烯-丙烯-二烯三聚物(MAH-g-EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(MAH-g-POE)、乙烯-丁烯共聚物(MAH-g-EBR)、苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯(MAH-g-SEBS)、和任意前述的组合。
方面36.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中两亲性增容剂构成复合材料的1wt.％至5wt.％。
方面37.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中两亲性增容剂构成复合材料的2wt.％至3wt.％。
方面38.根据前述方面中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中添加剂包括增强填料、阻燃剂、脱模剂、抗氧化剂、或UV稳定剂、或前述的任意组合。

Claims (20)

1.一种导热聚合物复合材料，其包括：
(a)约20wt.％至约80wt.％的基础聚合物树脂；
(b)约1wt.％至约70wt.％的导热填料材料，其包括在颗粒表面具有多个电负性官能团的导热颗粒，并且具有至少2W/m*K的导热率；
(c)约0.01wt.％至约20wt.％的两亲性增容剂，其包括亲水性组分和疏水链组分；并且任选地，
(d)约0wt.％至50wt.％的添加剂；
其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量；
其中，与具有0.00wt.％的两亲性增容剂的对照组合物相比，所述复合材料具有(i)增加的机械强度，如通过悬臂梁式冲击试验所测量，和(ii)增加的导热率，如通过穿过面或面内试验所测量。
2.根据权利要求1所述的导热聚合物复合材料，其中所述基础聚合物树脂包括聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚丙烯酸酯、芳族聚合物、聚氨基甲酸酯、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。
3.根据权利要求2所述的导热聚合物复合材料，其中所述基础聚合物树脂包括聚酰胺、芳族聚合物、聚碳酸酯、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。
4.根据权利要求3所述的导热聚合物复合材料，其中所述基础聚合物树脂包括尼龙6、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚芳醚酮、液晶聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、热固性树脂、或任意前述的共聚物或混合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述电负性官能团包括羟基、氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、钛酸盐、氮化物、磷化物、硫化物、碳化物、或任意前述的组合或混合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述导热颗粒包括金属盐、金属氧化物、金属氢氧化物、或任意前述的混合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述导热颗粒具有在约100nm至约1000μm的范围中的沿着长轴的平均横截面长度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述导热颗粒具有在约1至约500的范围中的平均纵横比。
9.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述导热颗粒具有在2W/m*K至10W/m*K的范围中的平均导热率。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述导热颗粒具有在10W/m*K至50W/m*K的范围中的平均导热率。
11.根据权利要求1-8中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述导热颗粒具有在50W/m*K至150W/m*K的范围中的平均导热率。
12.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述亲水性组分包括选自如下的一种或多种官能团：季铵、酯基季铵、羧酸、羧酸酯、胺、酰胺、羟基、环氧化物、磺酸、和酸酐，以及任意前述的混合物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述疏水性组分包括饱和的或不饱和的脂肪族碳、芳族碳或硅氧烷，其包括以烷基或芳族碳饱和的硅氧烷，或前述的混合物，所述疏水性组分具有至少6的最小链长度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述两亲性增容剂选自硬脂酸、丙烯酸、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物，所述共聚物包括乙烯-丙烯聚合物(MAH-g-EPM)、乙烯-丙烯-二烯三聚物(MAH-g-EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(MAH-g-POE)、乙烯-丁烯共聚物(MAH-g-EBR)、苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯(MAH-g-SEBS)、和任意前述的组合。
15.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述两亲性增容剂构成所述复合材料的1wt.％至5wt.％。
16.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述两亲性增容剂构成所述复合材料的2wt.％至3wt.％。
17.根据前述权利要求中任一项所述的导热聚合物复合材料，其中所述添加剂包括增强填料、阻燃剂、脱模剂、抗氧化剂、或UV稳定剂、或前述的任意组合。
18.一种导热聚合物复合材料，其包括：
(a)约40wt.％至约70wt.％的聚酰胺；
(b)约25wt.％至约55wt.％的氢氧化镁或氮化硼或其组合；
(c)约2.0wt.％至约3.0wt.％的硬脂酸或MAH-g-EPM或其组合；和，
(d)约0.2wt.％至1wt.％的脱模剂；
其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量；
其中，与具有0.00wt.％的组分(c)的对照组合物相比，所述复合材料具有(i)约5.0％至约50.0％的机械强度的增加，如通过悬臂梁式冲击试验所测量，和(ii)约4.0％至约25.0％的导热率的增加，如通过穿过面或面内试验所测量。
19.一种由任意前述权利要求所述的聚合物复合材料形成的制品。
20.根据权利要求19所述的制品，其中所述制品是模制品。
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